具有过滤器状态检测器的压力调节装置制造方法
【专利摘要】这里描述了具有过滤器状态检测器的示例性的压力调节装置。在这里描述的一个实施例中，调节装置包括具有入口和出口的本体以及插置于所述入口和所述出口之间来调节出口处的流体压力的流动控制部件。示例性的调节装置还包括设置在所述入口和所述流动控制部件之间的过滤器以及具有在所述过滤器的上游的第一测量点和在所述过滤器的下游并在所述流动控制部件的上游的第二测量点的检测器。
【专利说明】具有过滤器状态检测器的压力调节装置
【技术领域】
[0001]本公开大体上涉及压力调节装置，更具体地，涉及一种具有过滤器状态检测器的压力调节装置。
【背景技术】
[0002]诸如流体调节装置和控制阀等流体控制装置通常分布在整个过程控制系统中，以控制不同过程流体(例如，液体、气体等)的流体流速和/或压力。例如，流体调节装置典型地用来将流体的压力调节到更低和/或基本恒定的值。特别地，流体调节装置具有典型地接收较高压力下的供给流体的入口并在出口提供相对较低和/或基本恒定的压力。由于高压流体行进通过过程控制系统，调节装置在一个或多个点上减小过程流体的压力，以将具有较低或减小的压力的过程流体供给到分系统或其它的密闭输送点。例如，与一件设备(例如，锅炉)相关的调节装置可从流体分配源接收具有较高并有点变化的压力的流体(例如，气体)并将流体调节成具有适于设备安全并高效使用的具有较低、基本恒定的压力。调节装置典型地通过限制流体流动通过孔口将入口压力减小到更低的出口压力，以匹配变动的下游需求。
[0003]过程流体通常包含不需要的颗粒，例如，灰尘、石油和碎屑，这些可能导致过程控制系统组件的增加的磨损和/或腐蚀并不利地影响整个系统的操作。一些已知的调节装置使用设置在孔口前面的过滤器来减小通过调节装置并由此到达过程控制系统的下游组件的颗粒(例如，灰尘、油和碎屑等)。然而，在一些实施例中，过滤器被例如灰尘、石油和其它碎屑等阻塞或填满。当过滤器被颗粒堵住时，过程流体通过过滤器的流动减小，因此调节装置不能有效地调节过程流体的压力。目前，过程控制系统操作人员(例如，操作者)在已经发生明显的影响(例如，在正常操作状态下的显著减小)以后改变/更换过滤器。
【发明内容】
[0004]示例性的调节装置包括具有入口和出口的本体以及插置于所述入口和所述出口之间来调节所述出口处的流体压力的流动控制部件。示例性的调节装置还包括设置在所述入口和所述流动控制部件之间的过滤器以及具有在所述过滤器的上游的第一测量点和在所述过滤器的下游并在所述流动控制部件的上游的第二测量点的检测器。
[0005]另一个示例性的调节装置包括具有在第一压力下的流体的第一本体部和具有在低于第一压力的第二压力下的流体的第二本体部。所述第一本体部和所述第二本体部由流动控制部件分隔开。示例性的调节装置还包括设置在所述第一本体部中的过滤器和具有在过滤器之前在所述第一本体部中的第一测量点和在所述过滤器之后并在所述流动控制部件之前的第二测量点的检测器。
[0006]在又一个实施例中，装置包括具有限定流体流动通路的入口和出口的本体和插置于所述入口和所述出口之间来控制出口处的流体的压力的流动控制部件。示例性的装置还包括设置在所述入口和所述流动控制部件之间的过滤器和用于测量穿过所述过滤器的流体的参数的测量装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1示出了实施为具有示例性的过滤器状态检测器的示例性的流体调节装置的横截面视图。
[0008]图2示出了处于部分组装状态的图1的示例性的流体调节装置的底视图。
[0009]图3示出了图1的示例性的流体调节装置的部分截面图。
[0010]图4示出了图1的示例性的流体调节装置的侧视图。
【具体实施方式】
[0011]某些实施例在上面附图中示出并在下面详细地描述。在描述这些实施例时，类似或相同的附图标记被用来表示相同或相似的部件。这些附图并非必然按规定比例，附图中的某些附图以及某些图像可以按比例或示意性地放大，以便于清楚和/或简明。另外，数个实施例已经在整个说明书中进行了描述。任何实施例的任何特征可以与其它实施例的其它特征相替换或者组合。
[0012]一般地，流体调节装置根据所检测的下游压力来调节流体的流动，以将过程系统压力维持在可接受和/或恒定的压力极限内。流体调节装置典型地响应于出口流体压力(即，施加到隔膜一侧的力)和预设控制力(即，施加到隔膜的另一侧的力)之间的差来调整过程流体的流动和压力，以改变流体通过调节装置的流动，从而获得基本恒定的出口压力。
[0013]流体调节装置典型地包括通过隔膜板和阀杆可操作地耦接到阀塞的隔膜。所述隔膜响应于由出口处的流体的压力所施加的力和预设力(例如，通过弹簧设定)之间的压力差来沿直线路径移动。隔膜的运动使得阀塞远离或朝着阀座移动，以允许或限制流体通过孔口并因此在调节装置的入口和出口之间的流动。
[0014]流体调节装置通常使用过滤器来在流体通过孔口流到下游腔室和出口之前捕获(例如，清除、筛滤、移除)上游腔室中的颗粒。在一些情形中，过滤器变得堵塞并不利地影响通过调节装置的流体的流动和压力。一旦过滤器被堵塞，操作者必须移除和更换/清洁过滤器。然而，到过滤器变得明显被堵塞时，调节装置的操作已经被不利地影响了。
[0015]这里描述的示例性的流体调节装置有利地使用示例性的检测器(例如，微差压力计、差压传感器(transducer))来测量参数(例如，过滤器两侧的压力差)，以指示过滤器已经被颗粒阻塞或限制的程度。一般地，示例性的检测器测量在过滤器上游的第一点和在过滤器下游的第二点的过程流体的压力来确定过滤器两侧的压力差。在一些实施例中，检测器包括视觉指示器，例如，彩色编码仪表(color-coded gauge)，以显示过滤器两侧的压降。当这两点之间的压力差增加时，指示器的读数也增加，因此能够警告操作者过滤器已经变得如何脏或阻塞。这种指示还会允许操作者确定或估计过滤器的剩余使用寿命和/或何时需要维护。在其它的实施例中，检测器包括差压传感器，用来将压力差转换成电子信号，电子信号被发送到例如用于处理和读数的控制室。在这些实施例中，电子输出装置显示压力差，这将警告操作者过滤器已经变得如何堵塞或限制。
[0016]图1示出了被实施为带有这里描述的示例性的检测器102的示例性的流体调节装置100的横截面视图。在所示的实施例中，流体调节装置100包括本体104,本体104包括通过多个紧固件110耦接在一起的收集管106 (例如，下端本体)和弹簧罩108 (例如，上端本体)。隔膜112限制在本体104和弹簧罩108之间。弹簧罩108和隔膜112的第一侧114限定第一腔室116。弹簧118设置在弹簧罩108中第一弹簧座120和可调节的第二弹簧座122之间。在该实施例中，第一腔室116经由孔隙124流体耦接到例如大气。
[0017]第一弹簧座120被耦接到支撑隔膜112的隔膜板126。弹簧调节装置128 (例如，螺钉)接合第二弹簧座122，以使得能够调节弹簧118的长度(例如，压缩或释放弹簧118)，并因此调节(例如，增加或减少)弹簧118施加到隔膜112的第一侧114上的预设力或负荷的量。
[0018]本体104和隔膜112的第二侧130至少部分限定第二腔室132。本体还限定入口134和出口 136。第二腔室132经由通道138流体地耦接到出口 136。阀座140设置在本体104中，并限定在入口 134和出口 136之间的孔口 142。阀塞144 (例如，流动控制部件)通过阀杆146和隔膜板126可操作地耦接到隔膜112。
[0019]在所示的实施例中，第二弹簧148设置在弹簧保持器152的腔室150中，以朝向阀座140偏置阀塞144。在所示的实施例中，弹簧保持器152具有耦接(例如，通过螺纹连接)到形成在本体104中的孔156的外法兰部154。当弹簧保持器152被耦接到本体104时，弹簧保持器152向下延伸到由本体104和收集管106限定的第三腔室158中。弹簧保持器152还包括多个通道160，以形成用于过程流体的流动通路，过程流体从第三腔室158通过弹簧保持器152的通道160流入孔156，并在阀塞144没有接合阀座140时向上通过孔口 142。在所示的实施例中，阀塞144接合阀座140，以提供紧密密封来阻止流体在入口 134和出口 136之间流动。第二弹簧148的弹簧比率通常实质上小于弹簧118的弹簧比率。
[0020]在所示的实施例中，流体调节装置100包括设置在第三腔室158中的过滤器162。过滤器保持螺钉164螺接到弹簧保持器152并保持过滤器保持器166紧靠过滤器162的第一端168 (例如，底端)。过滤器162的第二端170 (例如，顶端)将接合围绕孔156的本体104。在所示的实施例中，垫圈172设置在过滤器162的第二端170和本体104之间。在所示的实施例中，过滤器162具有圆形的横截面。但是，在其它的实施例中，过滤器162可具有其它的横截面形状，例如，方形、矩形、椭圆形或允许过滤器162设置在流体调节装置100中的任何其它形状。在一些实施例中，过滤器由塑料、玻璃或不锈钢形成。
[0021]在操作中，入口 134流体连通到例如提供具有较高压力的流体的上游流体分配源。出口 136流体连通到下游需求源、压力调节装置或需要理想(例如，更低)压力下的过程流体的任何其它密闭点(custody point)。
[0022]流体调节装置100典型地调节入口 134处的流体的上游压力，以在出口 136处提供或形成理想的压力。因此，进入入口 134并流过第三腔室158 (例如，第一本体部)的流体相比第二腔室132(例如，第二本体部)中并从出口 136流出的流体通常处于更高的压力下。为了获得理想的出口压力，弹簧118施加力到隔膜112的第一侧114，该力转而相对于阀座140放置阀塞144，以限制过程流体在入口 134和出口 136之间流动。因此，出口或理想的压力取决于由弹簧118施加来相对于阀座140放置隔膜112并从而放置阀塞144的预设力的大小。理想的压力设定点可经由弹簧调节装置126调节弹簧118施加到隔膜112的第一侧114上的力来设置。
[0023]在操作中，高压力流体在入口 134进入调节装置100，并流入第三腔室158。高压力流体流动通过过滤器162并经由弹簧保持器152中的通道160进入孔156。当下游需求增加时，出口 136处的流体的压力减小，第二腔室132经由通道138检测到出口处136的过程流体的减小压力。当由第二腔室132中的流体的压力施加到隔膜112的第二侧130上的力减小到由弹簧118施加到隔膜112的第一侧114上的预设力以下时，弹簧118使隔膜112朝着第二腔室132移动。当隔膜112朝着第二腔室132移动时，阀塞144远离阀座140移动(例如，经由阀杆146)，以允许流体流动通过在入口 134和出口 136之间的孔口 142 (例如，打开位置)，由此使出口 136处的压力增加。
[0024]相反地，当出口 136或下游需求减小或者关闭时，出口 136处的过程流体的压力增力口。如上所述，出口 136处增加的流体压力经由通道138在第二腔室132中表现并施加力到隔膜112的第二侧130。当第二腔室132中的流体的压力施加到隔膜112的第二侧130上的力等于或者超出由弹簧118施加到隔膜112的第一侧114上的预设力时，隔膜112朝着第一腔室116移动(例如，在图1的定向中为逆着弹簧118施加的力的向上方向)。当隔膜112朝着第一腔室116移动时，隔膜112使阀塞144 (例如，经由阀杆146)朝着阀座140移动，以限制流体通过孔口 142流动。第二弹簧148朝着阀座140偏置阀塞144来密封接合阀座140 (例如，在封闭位置)，以基本阻止流体流动通过在入口 134和出口 136之间的孔口 142，并因此减小了到下游源的压力供给(S卩，锁定状态)。当阀塞144密封接合阀座140来提供紧密密封并限制流体在入口 134和出口 136之间流动时，流体调节装置100的锁定状态出现了。
[0025]然而，如上所述，随着过程流体中的颗粒(例如，油、灰尘、碎屑)被卡在过滤器162中，过滤器162经常变得渐渐堵塞。最终，过滤器162会变得明显地堵塞，使得过滤器162中捕获的颗粒减小了通过过滤器162的流体的流动。在所示的实施例中，检测器102经由第一通道174和第二通道176与调节装置100中的过程流体流体连通。第一通道174是形成在本体104中的孔隙，其将孔156连接到本体104的外部。孔156中的过程流体位于过滤器162的下游和孔口 142的上游。换言之，孔156内的流体仍然是在阀塞144和阀座140上游的高压流体。通道174通过连接本体104的外侧和孔156的连接器178 (例如，管、套筒、通道、管道)与过滤器162上游的过程流体流体隔离。
[0026]第二通道176是形成在本体104中的孔隙，其利用在过滤器162上游第三腔室158中的流体连接本体104的外侧。在所示的实施例中，检测器102经由软管或管道180、182分别耦接到第一通道174和第二通道176。在所示的实施例中，软管180、182通过装配件(例如，螺纹接头)连接到本体104的外部和检测器104。检测器102测量在过滤器162下游的第一点(例如，经由通道174在孔156中的流体)和在过滤器162上游的第二点(例如，在过滤器162外侧第三腔室158中的流体)的压力。在一些实施例中，使用清洁的过滤器，第一点和第二点之间的压力差是最小的(例如，基本为O、可忽略的)。然而，当过滤器162变得被颗粒堵塞时，过滤器162两侧的压力差增加，使得在第一点(例如，孔156中的流体、通道160中的流体等)的压力小于在第二点(例如，在过滤器162上游的腔室158中的流体)的压力。在一些实施例中，检测器102包括观测计，例如像图4中所示的彩色编码仪表。在其它的实施例中，检测器102包括传感器，其将压力差转变成电信号并将电信号发送到用于处理的控制室。在一些实施例中，使用清洁的过滤器，在过滤器162两侧可能存在现有的或正常的操作压降。现有的压差可取决于例如过滤器的类型、调节装置的类型和尺寸、过程流体的流速和/或影响通过过滤器162的过程流体的流动的其它可变因素。在一些实施例中，当压力差已经存在于过滤器162两侧时，检测器162可仅输出增加的压力差(例如，来自阻塞的过滤器)和现有压力差(例如，正常的操作压力差)之间的差值。换言之，在一些实施例中，当压力差超出预定值或临界压力差时，检测器102产生输出(例如，来自传感器的电信号)。在这样的一些实施例中，检测器102可被设定来仅显示超出预定值的额外压力差。
[0027]在所示的实施例中，第一通道174和第二通道176在流体调节装置100的相同侧上垂直对准。然而，在其它的实施例中，如图2-4中所示，第一通道174和第二通道176是偏置的(即，没有垂直对准)，只要一个通道连接到到过滤器162下游的过程流体，另一个通道连接到在过滤器162上游的过程流体。在所示的实施例中，阀塞144(例如，流动控制部件)包括流体地连接出口 136处的过程流体(例如，第二腔室132中的过程流体)和弹簧保持器152的腔室150中的过程流体的通道。在一些实施例中，由于影响阀塞144的顶部(例如，阀塞144上接合阀座140的部分)上的压力的出口 136处的过程流体的压力与影响阀塞144的底部上的压力的弹簧保持器152的腔室150中的压力基本相同，所以这种类型的阀塞结构被认为是平衡的。因此，在平衡的阀塞结构中，例如，如图1中所示，入口 134处(例如，第三腔室158中)的过程流体的压力对阀塞144具有最小的影响，因此出口 136处的过程流体的压力较小地受入口 134处的压力变化影响。尽管检测器102结合平衡型流体调节装置来图示和描述，但是检测器102可同样结合到非平衡型流体调节装置和/或具有过滤器的任何其它类型的流体调节装置。在非平衡型流体调节装置中，出口处的过程流体的压力并非基本等于作用于阀塞的底端或后端的过程流体的压力，因此入口处的过程流体的压力变化相对于出口处的过程流体表现出较大的变化。
[0028]图2示出了示例性的流体调节装置100的本体104的部分组装的底视图。为了更直接观看，收集管106、过滤器162和弹簧保持器152以及其各自的部件已经移除。如图所示，检测器102被耦接到本体104的外表面。在一些实施例中，检测器102通过机械紧固件(例如，螺栓、螺钉等)耦接到本体的外部。在其它实施例中，检测器102仅通过软管180、182耦接到本体104的外部。
[0029]在图示的实施例中，第一软管180和第二软管182用来连接检测器102和第一通道174、第二通道176。第一通道174穿过连接器178，将第一通道174与在过滤器162上游第三腔室158 (如图1中所示)中的过程流体流体隔离。第一通道174将检测器102连接到孔156，以测量孔156(例如，在过滤器162下游并在孔口 142上游，如图1中所示)中的过程流体的压力。第二通道176将检测器102连接到第三腔室158中(例如，在过滤器162上游，如图1中所示)的过程流体。如该实施例中所示，第一通道174和第二通道176相互偏离。如所示，连接器178具有四边形的横截面。然而，在其它实施例中，连接器178可具有任何其它形状的横截面，只要连接器178的壁将第一通道174与在过滤器162上游的高压流体进行流体地隔离。在一些实施例中，连接器178是与本体104形成的实心整体部件。在其它的实施例中，连接器178可以是单独的组件，其在由第三腔室158(如图1中所示)限定的区域中耦接到本体104的内壁。
[0030]图3示出了流体调节装置100的底部，其壁部分被从收集管106、过滤器162和弹簧保持器152移除以露出第一通道174和第二通道176。如图所示，过滤器保持器166使过滤器162保持围绕孔156紧靠本体104。弹簧保持器152螺接在孔156中并经由阀杆146可滑动地容纳阀塞144。当检测器102用来测量在过滤器162下游并在孔口 142(如图1中所示)上游的过程流体的压力时，第一通道174形成孔156的内部和本体104的外部之间的连接。当检测器用来测量在过滤器162上游的过程流体的压力时，第二通道172形成第三腔室158的一部分(例如，在过滤器162上游)和本体104的外部之间的连接。在所示的实施例中，紧固件110将收集管106耦接到本体104。
[0031]图4示出了示例性的流体调节装置100的侧视图，其具有耦接到本体104的外部的示例性的检测器102。如该实施例中所示，紧固件110将收集管106耦接到本体104。在所示的实施例中，检测器102包括具有指针186和三个范围188、190、192的视觉指示器，为了清楚，这些范围可以是例如不同的颜色。在该实施例中，当在过滤器162上游(例如，在第三腔室158中并在入口 134处的过程流体)和在过滤器162下游(例如，在孔156中的过程流体)的过程流体之间的压力差增加时，指针186旋转(例如，川页时针)。在一些实施例中，范围188、190、192包括不同的颜色来指示压力差的等级(例如，过滤器162被颗粒堵塞的量)。例如，其中一个范围188可以是绿色的，用来指示过滤器未被堵塞(例如，基本不受限的)，另一个范围190可以是黄色的，用来指示过滤器正变得堵塞并且流体调节装置应该被监测(例如，小心进行)，再一个范围192可以是红色的，用来指示过滤器被限制(例如，危险状态、尽快改变)。在其它的实施例中，其它类型的视觉指示器或仪表可以用来指示第一点和第二点之间的压力差。
[0032]这里描述的示例性的流体调节装置100使用检测器和一系列测量点来测量在流体调节装置100中的过滤器两侧的压力差。在一些实施例中，检测器使用视觉指示器(例如，仪表)来警告操作者过滤器已经如何堵塞或受限。在其它的实施例中，检测器使用差压传感器来输出电子信号，该电子信号被发送到例如用于处理和监测的过程控制中心。检测器的使用减小了过滤器被过度堵塞并不利地影响过程控制系统的危险。
[0033]尽管这里已经描述了某些示例性的装置，但是本申请的覆盖范围并不限于此。相反地，本申请覆盖在文字上或根据等同原则合理地落入所附权利要求的范围内的所有方法、装置及其制造产品。
【权利要求】
1.一种调节装置，其特征在于，包括: 本体，其具有入口和出口； 流动控制部件，其插置于所述入口和所述出口之间来调节所述出口处的流体压力； 过滤器，其设置在所述入口和所述流动控制部件之间；以及 检测器，其具有在所述过滤器的上游的第一测量点和在所述过滤器的下游并在所述流动控制部件的上游的第二测量点。
2.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述检测器包括微差压力计。
3.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述检测器用于测量在所述第一测量点和所述第二测量点之 间的压力差。
4.根据权利要求3所述的调节装置，其特征在于，所述检测器包括用来显示所测量的压力差的视觉指示器。
5.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述检测器与所述第一测量点流体连通。
6.根据权利要求5所述的调节装置，其特征在于，所述检测器与所述第二测量点流体连通。
7.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述检测器包括压力传感器。
8.根据权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述检测器被耦接到所述调节装置的外表面。
9.一种调节装置，其特征在于，包括: 第一本体部，其具有在第一压力下的流体； 第二本体部，其具有在低于第一压力的第二压力下的流体，所述第一本体部和所述第二本体部由流动控制部件分隔开； 过滤器，其设置在所述第一本体部中；以及 检测器，其具有在所述过滤器之前在所述第一本体部中的第一测量点和在所述过滤器之后并在所述流动控制部件之前的第二测量点。
10.根据权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述检测器用于测量所述第一本体部中的流体的参数。
11.根据权利要求10所述的调节装置，其特征在于，所测量的参数包括过滤器两侧的压力。
12.根据权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述检测器用于显示在所述第一测量点和所述第二测量点之间的压力差。
13.根据权利要求12所述的调节装置，其特征在于，所述检测器包括彩色编码显示器。
14.根据权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述第一测量点包括在所述调节装置的外壁上的孔隙。
15.根据权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述第二测量点包括穿过所述第一本体部进入所述过滤器的内腔中的流体隔离通道。
16.根据权利要求9所述的调节装置，其特征在于，所述探测器被耦接到所述调节装置的外表面。
17.一种装置，其特征在于，包括:本体，其具有限定流体流动通路的入口和出口； 流动控制部件，其插置于所述入口和所述出口之间来控制所述出口处的流体的压力； 过滤器，其设置在所述入口和所述流动控制部件之间；以及 测量装置，其用于测量穿过所述过滤器的流体的参数。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，用于测量所述参数的所述测量装置包括检测器，所述检测器测量在所述过滤器的上游的第一点和在所述过滤器的下游并在所述流动控制部件的上游的第二点之间的压力差。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述检测器包括用来指示所述第一点和所述第二点之间所测量的压力差的仪表。
20.根据权利要求 19所述的装置，其特征在于，所述仪表包括彩色编码显示器。
【文档编号】F16K37/00GK104048098SQ201410090067
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】T·A·杜兰特, J·C·巴格戴, S·H·拉森, A·F·哈特曼 申请人:艾默生过程管理调节技术公司